JP4818958B2 - Beam irradiation apparatus and beam irradiation method - Google Patents
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Description
本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うことのできるビーム照射装置、及び、ビーム照射方法に関する。 The present invention relates to a beam irradiation apparatus and a beam irradiation method capable of performing processing by irradiating a workpiece with a laser beam.
一般的なレーザアニール装置では、レーザ光源を出射したレーザビームをフライアイ方式の均一化光学系(ホモジナイザ)に入射させ、均一化されたビーム強度分布を有する長尺形状のレーザビームに整形して、アニール処理する基板に照射する。 In a general laser annealing apparatus, a laser beam emitted from a laser light source is incident on a fly-eye uniformizing optical system (homogenizer), and shaped into a long laser beam having a uniform beam intensity distribution. The substrate to be annealed is irradiated.
従来、レーザ光源から均一化光学系までの伝送光学系においては、レーザビームのパワーの調整やビームサイズの調整のみが行われ、ビームプロファイル(強度分布)の制御は行われていなかった。このため、装置を長時間運転すると、レーザ発振器の出射ビーム特性が徐々に変化し、一定の加工品質を得られない場合があった。 Conventionally, in the transmission optical system from the laser light source to the homogenizing optical system, only the adjustment of the power of the laser beam and the adjustment of the beam size are performed, and the control of the beam profile (intensity distribution) has not been performed. For this reason, when the apparatus is operated for a long time, the emitted beam characteristic of the laser oscillator gradually changes, and there is a case where a constant processing quality cannot be obtained.
レンズ上の位置によって焦点距離の異なる非球面レンズを2枚含むホモジナイザを備えるレーザ加工装置の発明が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されているレーザ加工装置は、ホモジナイザのホモジナイズ面におけるビームスポットを加工対象物表面に結像させて加工を行う。 An invention of a laser processing apparatus including a homogenizer including two aspheric lenses having different focal lengths depending on the position on the lens is disclosed (for example, see Patent Document 1). The laser processing apparatus described in Patent Document 1 performs processing by forming an image of a beam spot on a homogenized surface of a homogenizer on the surface of a processing object.
本発明の目的は、高品質の加工を行うことのできるビーム照射装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a beam irradiation apparatus capable of performing high-quality processing.
また、高品質の加工を行うことのできるビーム照射方法を提供することである。 Moreover, it is providing the beam irradiation method which can perform a high quality process.
本発明の一観点によれば、第1のミラーと第2のミラーとが両端に配置され、前記第1のミラー側からレーザビームを出射するレーザ発振器と、加工対象物を保持するステージと、前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザとを有し、前記ホモジナイザは、入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズとを含み、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの中間点、前記第1のミラーの位置、または、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの中間点と、前記第1のミラーとの間に位置するビーム照射装置が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、第1のミラーと第2のミラーとが両端に配置され、前記第1のミラー側からレーザビームを出射するレーザ発振器と、加工対象物を保持するステージと、前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザとを有し、前記ホモジナイザは、入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズとを含み、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間のビームウエスト位置に位置するビーム照射装置が提供される。
更に、本発明の他の観点によれば、第1のミラーと第2のミラーとが両端に配置され、前記第1のミラー側からレーザビームを出射するレーザ発振器と、加工対象物を保持するステージと、前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザとを有し、前記ホモジナイザは、入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズとを含み、前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、前記第1または第2のミラーが凹面鏡であり、更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1または第2のミラーの曲率中心の位置に位置するビーム照射装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, a first mirror and a second mirror are disposed at both ends, a laser oscillator that emits a laser beam from the first mirror side, a stage that holds a workpiece, A homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and that impinges the incident laser beam on the object to be processed held on the stage, and the homogenizer transmits the incident laser beam to the first A first array lens including a plurality of cylindrical lenses that divides and emits along the direction of the laser beam; and a first array lens that includes a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens. 2 and the laser beam transmitted through each of the cylindrical lenses constituting the second array lens are held on the stage. Each cylindrical lens constituting the second array lens and the converging lens are held on the stage with the object point at the position of the first array lens. And an imaging optical system disposed on a path of a laser beam between the laser oscillator and the homogenizer, wherein the first optical system includes: The conjugate point with respect to the position where the array lens is arranged is an intermediate point between the first mirror and the second mirror, the position of the first mirror, or the first mirror and the second mirror. There is provided a beam irradiation apparatus positioned between the intermediate point of the first mirror and the first mirror .
According to another aspect of the present invention, a first mirror and a second mirror are disposed at both ends, and a laser oscillator that emits a laser beam from the first mirror side and a workpiece are held. A stage and a homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and causes the incident laser beam to be incident on the object to be processed held by the stage, and the homogenizer includes the incident laser beam A first array lens including a plurality of cylindrical lenses, and a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens And a laser beam transmitted through each cylindrical lens constituting the second array lens on the stage. Each of the cylindrical lenses and the converging lens constituting the second array lens has an object point at the position of the first array lens as the stage. An imaging optical system disposed on the path of the laser beam between the laser oscillator and the homogenizer, and further comprising the imaging optical system, A beam irradiation apparatus is provided in which a conjugate point with respect to a position where the first array lens is disposed is located at a beam waist position between the first mirror and the second mirror.
Further, according to another aspect of the present invention, a first mirror and a second mirror are disposed at both ends, and a laser oscillator that emits a laser beam from the first mirror side and a workpiece are held. A stage and a homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and causes the incident laser beam to be incident on the object to be processed held by the stage, and the homogenizer includes the incident laser beam A first array lens including a plurality of cylindrical lenses, and a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens And a laser beam transmitted through each cylindrical lens constituting the second array lens on the stage. Each of the cylindrical lenses and the converging lens constituting the second array lens has an object point at the position of the first array lens as the stage. An imaging optical system in which an image is formed on a workpiece held on the workpiece, the first or second mirror is a concave mirror, and is further disposed on a laser beam path between the laser oscillator and the homogenizer There is provided a beam irradiation apparatus having a system, wherein in the imaging optical system, a conjugate point with respect to a position where the first array lens is disposed is located at a center of curvature of the first or second mirror. The
また、本発明の他の観点によれば、(a)第1のミラーと第2のミラーとが両端に配置され、前記第1のミラー側からレーザビームを出射するレーザ発振器を用い、前記第1及び第2のミラーの中間点、前記第1のミラーの位置、前記第1及び第2のミラーの中間点と前記第1のミラーとの間のいずれかの位置、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間のビームウエスト位置、及び、前記第1または第2のミラーが凹面鏡であるときその曲率中心の位置のうちのいずれかより選ばれた第1の位置を、第2の位置に結像させてレーザビームを出射する工程と、(b)前記工程(a)で出射されたレーザビームを前記第2の位置において分割し、分割位置の物点が照射面に結像するように、かつ、照射面において分割されたレーザビームが重ね合わされるように、レーザビームを加工対象物に入射させる工程とを有するビーム照射方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a first oscillator and a second mirror are disposed at both ends, and a laser oscillator that emits a laser beam from the first mirror side is used . An intermediate point between the first and second mirrors, a position of the first mirror, a position between the intermediate point of the first and second mirrors and the first mirror, and the first mirror; A first position selected from any one of a beam waist position between the second mirror and a position of the center of curvature when the first or second mirror is a concave mirror; And (b) dividing the laser beam emitted in the step (a) at the second position, and imaging the object point at the divided position on the irradiation surface. And the split laser beam is superimposed on the irradiation surface. As it will be I, the beam irradiation method and a step for entering the laser beam in the object is provided.
本発明によれば、高品質の加工を行うことのできるビーム照射装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the beam irradiation apparatus which can perform a high quality process can be provided.
また、高品質の加工を行うことのできるビーム照射方法を提供することができる。 Further, it is possible to provide a beam irradiation method capable of performing high quality processing.
図1(A)及び(B)は、実施例によるビーム照射装置を示す概略図である。 1A and 1B are schematic views showing a beam irradiation apparatus according to an embodiment.
実施例によるビーム照射装置は、たとえばエキシマレーザ発振器を含むレーザ光源10、レーザ光源10から出射したレーザビームの拡がり角を光学的に補正するダイバージェンス11、入射したレーザビームの強度を所望の減衰率で減衰させて出射するバリアブルアッテネータ12、結像光学系を含んで構成されるアフォーカルズーム13、レーザビームを分割して出射し、照射面におけるビーム形状を整形し、ビーム強度を均一に近づけるホモジナイザ14、フォーカスレンズ15、及び、ステージ16を備える。ホモジナイザ14は、第1〜第4アレイレンズ14a〜14dを含んで構成される。レーザ発振器(共振器)は、両端にミラーが配置され、共振器内に閉じ込められる光の経路上に、レーザ媒質等を備える。また、レーザ媒質を励起する励起光源を含む。実施例によるビーム照射装置を用いて、たとえばアモルファスシリコン膜のレーザアニールを行う。
The beam irradiation apparatus according to the embodiment includes, for example, a
以後の説明の便宜のため、図1(A)において、紙面に垂直な奥方向をX方向、紙面内上方向をY方向、紙面内右方向をZ方向とする直交座標系を定義する。なお、図1(B)には、紙面内上方向をX方向、紙面に垂直な手前方向をY方向、紙面内右方向をZ方向とした場合の実施例によるビーム照射装置を示す。 For convenience of the following description, in FIG. 1A, an orthogonal coordinate system is defined in which the depth direction perpendicular to the paper surface is the X direction, the upper direction in the paper surface is the Y direction, and the right direction in the paper surface is the Z direction. FIG. 1B shows a beam irradiation apparatus according to an embodiment in which the upper direction in the drawing is the X direction, the front direction perpendicular to the drawing is the Y direction, and the right direction in the drawing is the Z direction.
レーザ光源10からレーザビーム20が出射する。レーザビーム20は、中心光線がZ方向と平行となるように進行し、ダイバージェンス11に入射して、拡がり角を補正される。ダイバージェンス11を出射したレーザビーム20は、バリアブルアッテネータ12に入射する。バリアブルアッテネータ12は、レーザアニールが適当なビーム強度で行われるように、レーザビーム20のビーム強度を減衰する。
A
バリアブルアッテネータ12を出射したレーザビーム20は、アフォーカルズーム13を経て、ホモジナイザ14に入射する。アフォーカルズーム13は、たとえばエキシマレーザ発振器のビーム出射口(レーザ共振器出口ミラー位置)におけるビーム断面を、ホモジナイザ14の第1アレイレンズ14aが配置される位置に結像させる。
The
第1アレイレンズ14aは、平面の一主面側(レーザビーム20が入射する側とは反対側)に、母線方向がX方向と平行な方向となるように配置された複数のシリンドリカルレンズを含んで構成される。レーザビーム20は、中心光線がZ方向と平行となるように進行して、第1アレイレンズ14aに入射する。
The
第1アレイレンズ14aに入射したレーザビーム20は、各シリンドリカルレンズでY方向と平行な方向に沿って分割され、出射される。図1(A)においては、分割されたレーザビームの中心光線を矢印で示した。
The
第1アレイレンズ14aを出射したレーザビームは、第2アレイレンズ14bに入射する。第2アレイレンズ14bは、第1アレイレンズ14aのシリンドリカルレンズが配置された面と対向する面に、母線方向がX方向と平行な方向となるように、複数、たとえば第1アレイレンズ14aのシリンドリカルレンズと同数のシリンドリカルレンズが配置されている。
The laser beam emitted from the
第1アレイレンズ14aの各シリンドリカルレンズでY方向に沿って分割され、出射された各レーザビームは、第2アレイレンズ14bの対応するシリンドリカルレンズに入射する。
Each laser beam divided and emitted along the Y direction by each cylindrical lens of the
第2アレイレンズ14bを出射したレーザビームは、第3アレイレンズ14cに入射する。
The laser beam emitted from the
図1(B)に示すように、第3アレイレンズ14cは、平面の一主面側(レーザビーム20が入射する側とは反対側)に、母線方向がY方向と平行な方向となるように配置された複数のシリンドリカルレンズを含んで構成される。第3アレイレンズ14cに入射したレーザビームは、各シリンドリカルレンズでX方向と平行な方向に沿って分割され、出射される。
As shown in FIG. 1B, the
第3アレイレンズ14cを出射したレーザビームは、第4アレイレンズ14dに入射する。第4アレイレンズ14dは、第3アレイレンズ14cのシリンドリカルレンズが配置された面と対向する面に、母線方向がY方向と平行な方向となるように、複数、たとえば第3アレイレンズ14cのシリンドリカルレンズと同数のシリンドリカルレンズが配置されている。
The laser beam emitted from the
第3アレイレンズ14cの各シリンドリカルレンズでX方向に沿って分割され、出射された各レーザビームは、第4アレイレンズ14dの対応するシリンドリカルレンズに入射する。
Each laser beam divided and emitted along the X direction by each cylindrical lens of the
ホモジナイザ14によって、X方向及びY方向に沿って分割されたレーザビームは、フォーカスレンズ15で収束され、加工対象物17上に重畳されて照射される。
The laser beam divided by the
加工対象物17は、たとえば、ガラス基板の一主面上にSiO2やSiNで形成された絶縁性薄膜を介して、アモルファスシリコン膜が形成された加工基板であり、ステージ16に保持されている。ステージ16は、加工対象物17をXY平面内で保持し、同平面内で移動させることができる。
The
レーザビームは、加工対象物17のアモルファスシリコン膜上に、長尺方向をX方向と平行な方向、短尺方向をY方向と平行な方向とする長尺形状に結像されて照射される。また、第1アレイレンズ14aの位置のビーム断面(物点)が、第2アレイレンズ14b及びフォーカスレンズ15によって加工対象物17上に結像される。更に、第3アレイレンズ14cの位置のビーム断面(物点)が、第4アレイレンズ14d及びフォーカスレンズ15によって加工対象物17上に結像される。すなわち実施例によるビーム照射装置では、第1アレイレンズ14a、第2アレイレンズ14b、及びフォーカスレンズ15が短尺方向について、ビーム強度の均一化及びビーム形状の整形を行い、第3アレイレンズ14c、第4アレイレンズ14d、及びフォーカスレンズ15が長尺方向について、ビーム強度の均一化及びビーム形状の整形を行う。
The laser beam is irradiated on the amorphous silicon film of the
実施例によるビーム照射装置においては、レーザ光源10からホモジナイザ14までの伝送光学系、ホモジナイザ14から加工対象物17に至る均一化光学系の双方に共役条件が適用される。すなわち、レーザ発振器のビーム出射口(レーザ共振器出口ミラー位置)から均一化光学系の入り口(第1アレイレンズ14a)まででイメージ転写光学系を構成することにより、第1アレイレンズ14a面で、常に一定の位置に一定のサイズでレーザビームが投射され、更に、第1アレイレンズ14a面を加工面(ビーム照射面)に転写することにより、第1アレイレンズ14aで分割されたレーザビームが第1アレイレンズ14a面上の形状を保ったまま、加工面(ビーム照射面)に投射される。
In the beam irradiation apparatus according to the embodiment, the conjugate condition is applied to both the transmission optical system from the
このため、加工面(ビーム照射面)におけるビーム強度を、レーザ発振器から出射されるビーム特性(ビーム径、ビーム拡がり角等、ポインティングスタビリティ)に左右されず長時間一定に保ち、安定した加工を行うことができる。 Therefore, the beam intensity on the processing surface (beam irradiation surface) is kept constant for a long time regardless of the beam characteristics (beam diameter, beam divergence angle, etc., pointing stability) emitted from the laser oscillator, and stable processing is performed. It can be carried out.
また、アレイレンズ面14aの各アレイレンズのビーム強度分布を加工対象物17上に転写させるので、アレイレンズ幅で切り出されるビームの強度分布が直接、加工対象物17上に反映される。したがって短尺方向端部のスロープは均一化光学系の分解能のみに依存することになり、急峻化できる。このため加工面(ビーム照射面)に照射される長尺形状のレーザビームにおいて、短尺方向のフラットトップ部の幅を広げることができる。したがって、たとえば、レーザアニール加工におけるスキャン照射のオーバーラップレートを低減し、スループットを向上させることができる。また、マスクを利用しない転写光学系であるため、高いエネルギ伝送効率を得ることができる。
Further, since the beam intensity distribution of each array lens on the
なお、第1アレイレンズ14aの各シリンドリカルレンズでY方向に沿って分割された各レーザビームは、第2アレイレンズ14bの対応するシリンドリカルレンズに入射させなければならない。そのための、第1アレイレンズ14aに入射するレーザビーム20の入射角の許容最大値は、第1アレイレンズ14aに含まれるシリンドリカルレンズの焦点距離、第1アレイレンズ14aと第2アレイレンズ14bとの間の距離、第1アレイレンズ14aに入射するビームの拡がり角、第1及び第2アレイレンズ14a、14bの母線に垂直な方向の幅をパラメータとして決定される。
Each laser beam divided along the Y direction by each cylindrical lens of the
たとえば、第1アレイレンズ14aに含まれるシリンドリカルレンズの焦点距離が600mm、第1及び第2アレイレンズ14a、14b間の距離が600mm、第1アレイレンズ14aに入射するビームの拡がり角が1mrad、第1及び第2アレイレンズ14a、14bの母線に垂直な方向の幅が5mmであるとき、第1アレイレンズ14aに入射するレーザビーム20の入射角の許容最大値は3.7mradとなる。
For example, the focal length of the cylindrical lens included in the
図2はレーザ発振器を示す概略図である。レーザ発振器(共振器)は、共振器の両端に配置された共振器ミラー31、32、共振器内に閉じ込められる光の経路上に配置されたレーザ媒質33、及びレーザ媒質33を励起する励起光源34等を備える。たとえば共振器ミラー31は全反射ミラーであり、共振器ミラー32は部分反射ミラーである。レーザビーム20は、共振器ミラー32側から出射する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a laser oscillator. The laser oscillator (resonator) includes resonator mirrors 31 and 32 disposed at both ends of the resonator, a
図1(A)及び(B)を参照して説明した実施例においては、レーザ発振器のビーム出射口(レーザ共振器出口ミラー位置)のビーム断面を加工対象物上に結像させたが、レーザ発振器の形態によっては、レーザ共振器中間点(レーザ発振器の両端ミラーの中間点)のビーム断面を結像させてもよい。更に、レーザ発振器の形態によっては、レーザ発振器のビーム出射口(レーザ共振器出口ミラー位置)とレーザ共振器中間点との間のいずれかの位置のビーム断面を結像させることもできる。また、共振器ミラーの曲率中心の位置(共振器外に存在する場合もある。)のビーム断面でもよい。更に、安定共振器の場合、共振器内のビームウエスト位置を結像させることもできる。 In the embodiment described with reference to FIGS. 1A and 1B, the beam cross section of the beam exit (laser resonator exit mirror position) of the laser oscillator is imaged on the object to be processed. Depending on the form of the oscillator, the beam cross section at the laser resonator intermediate point (intermediate point between both mirrors of the laser oscillator) may be imaged. Further, depending on the form of the laser oscillator, it is possible to form an image of the beam cross section at any position between the beam exit (laser resonator exit mirror position) of the laser oscillator and the laser resonator intermediate point. Further, it may be a beam cross section at the position of the center of curvature of the resonator mirror (there may be outside the resonator). Further, in the case of a stable resonator, an image of the beam waist position in the resonator can be formed.
本図には、ビーム出射口(出口ミラー位置)35、レーザ共振器中間点36、曲率中心37、38、及び、ビームウエスト位置39を示した。曲率中心37は、共振器ミラー32(出口ミラー)の曲率中心であり、曲率中心38は、共振器ミラー31の曲率中心である。
In this figure, a beam exit (exit mirror position) 35, a laser resonator
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these.
たとえば、第1アレイレンズ14a面を加工面(ビーム照射面)に転写するだけの構成であっても、高品質のレーザ加工を実現することができる。第1アレイレンズ14a面に入射するビームの位置が変動しても、加工面(ビーム照射面)におけるビームの重ね合わせ位置を一定とすることができるためである。
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
For example, even when the
It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
レーザ加工一般、特にレーザアニールを利用するレーザ加工分野、たとえばフラットパネルディスプレイの製造に好適に利用することができる。 It can be suitably used for laser processing in general, particularly in the field of laser processing using laser annealing, for example, the manufacture of flat panel displays.
10 レーザ光源
11 ダイバージェンス
12 バリアブルアッテネータ
13 アフォーカルズーム
14 ホモジナイザ
14a 第1アレイレンズ
14b 第2アレイレンズ
14c 第3アレイレンズ
14d 第4アレイレンズ
15 フォーカスレンズ
16 ステージ
17 加工対象物
20 レーザビーム
31、32 共振器ミラー
33 レーザ媒質
34 励起光源
35 ビーム出射口(出口ミラー位置)
36 レーザ共振器中間点
37、38 曲率中心
39 ビームウエスト位置
DESCRIPTION OF
36 Laser resonator
Claims (5)
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザと
を有し、
前記ホモジナイザは、
入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、
前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズと
を含み、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、
更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、
前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの中間点、前記第1のミラーの位置、または、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの中間点と、前記第1のミラーとの間に位置するビーム照射装置。 A laser oscillator in which a first mirror and a second mirror are arranged at both ends, and emits a laser beam from the first mirror side;
A stage for holding the workpiece,
A homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and that makes the incident laser beam incident on the workpiece held on the stage;
The homogenizer is
A first array lens including a plurality of cylindrical lenses that divides and emits an incident laser beam along a first direction;
A second array lens including a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens;
A converging lens that superimposes a laser beam transmitted through each cylindrical lens constituting the second array lens on a workpiece to be held on the stage;
Each cylindrical lens and the converging lens constituting the second array lens cause the object point at the position of the first array lens to form an image on a processing target held on the stage ,
And an imaging optical system disposed on a laser beam path between the laser oscillator and the homogenizer,
In the imaging optical system, a conjugate point with respect to a position where the first array lens is arranged is an intermediate point between the first mirror and the second mirror, a position of the first mirror, or the A beam irradiation apparatus positioned between an intermediate point between the first mirror and the second mirror and the first mirror.
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザと
を有し、
前記ホモジナイザは、
入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、
前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズと
を含み、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、
更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、
前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間のビームウエスト位置に位置するビーム照射装置。 A laser oscillator in which a first mirror and a second mirror are arranged at both ends, and emits a laser beam from the first mirror side;
A stage for holding the workpiece,
A homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and that makes the incident laser beam incident on the workpiece held on the stage;
The homogenizer is
A first array lens including a plurality of cylindrical lenses that divides and emits an incident laser beam along a first direction;
A second array lens including a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens;
A converging lens that superimposes a laser beam transmitted through each cylindrical lens constituting the second array lens on a workpiece to be held on the stage;
Each cylindrical lens and the converging lens constituting the second array lens cause the object point at the position of the first array lens to form an image on a processing target held on the stage ,
And an imaging optical system disposed on a laser beam path between the laser oscillator and the homogenizer,
In the imaging optical system, a beam irradiation apparatus in which a conjugate point with respect to a position where the first array lens is arranged is located at a beam waist position between the first mirror and the second mirror.
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器を出射したレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上に入射させるホモジナイザと
を有し、
前記ホモジナイザは、
入射するレーザビームを第1の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第1のアレイレンズと、
前記第1のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第2のアレイレンズと、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズを透過したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせる収束レンズと
を含み、
前記第2のアレイレンズを構成する各シリンドリカルレンズと前記収束レンズとが、前記第1のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、
前記第1または第2のミラーが凹面鏡であり、
更に、前記レーザ発振器と前記ホモジナイザとの間のレーザビームの経路上に配置された結像光学系を有し、
前記結像光学系において、前記第1のアレイレンズの配置された位置に対する共役点が、前記第1または第2のミラーの曲率中心の位置に位置するビーム照射装置。 A laser oscillator in which a first mirror and a second mirror are arranged at both ends, and emits a laser beam from the first mirror side;
A stage for holding the workpiece,
A homogenizer that is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser oscillator and that makes the incident laser beam incident on the workpiece held on the stage;
The homogenizer is
A first array lens including a plurality of cylindrical lenses that divides and emits an incident laser beam along a first direction;
A second array lens including a cylindrical lens disposed on each optical path of the laser beam divided by the first array lens;
A converging lens that superimposes a laser beam transmitted through each cylindrical lens constituting the second array lens on a workpiece to be held on the stage;
Each cylindrical lens and the converging lens constituting the second array lens cause the object point at the position of the first array lens to form an image on a processing target held on the stage ,
The first or second mirror is a concave mirror;
And an imaging optical system disposed on a laser beam path between the laser oscillator and the homogenizer,
In the imaging optical system, a beam irradiation device in which a conjugate point with respect to a position where the first array lens is disposed is located at a position of the center of curvature of the first or second mirror.
前記第1のアレイレンズと前記収束レンズとの間のレーザビームの光路上に配置され、入射するレーザビームを前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って分割して出射する、複数のシリンドリカルレンズを含む第3のアレイレンズと、
前記第3のアレイレンズと前記収束レンズとの間のレーザビームの光路上であって、前記第3のアレイレンズで分割されたレーザビームの各々の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを含む第4のアレイレンズと
を含み、
前記収束レンズは、前記第4のアレイレンズを透過したレーザビームを前記ステージに保持された加工対象物上で重ね合わせ、
前記第4のアレイレンズ及び前記収束レンズが、前記第3のアレイレンズの位置の物点を、前記ステージに保持された加工対象物上に結像させ、
前記ホモジナイザは、前記第1の方向が短尺方向に対応し、前記第2の方向が長尺方向に対応する長尺形状のレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上に入射させる請求項1〜3のいずれか1項に記載のビーム照射装置。 Furthermore, the homogenizer is
A plurality of laser beams arranged on the optical path of the laser beam between the first array lens and the converging lens, and dividing and emitting the incident laser beam along a second direction orthogonal to the first direction; A third array lens including a cylindrical lens of
A fourth lens including a cylindrical lens disposed on the optical path of the laser beam between the third array lens and the converging lens and on each optical path of the laser beam divided by the third array lens; Including an array lens,
The converging lens superimposes the laser beam transmitted through the fourth array lens on a workpiece to be held on the stage,
The fourth array lens and the converging lens form an image of the object point at the position of the third array lens on the processing object held on the stage;
The homogenizer, wherein said first direction corresponds to the short direction, a laser beam of a long shape in which the second direction corresponds to the longitudinal direction, is incident on the workpiece held by the stage Item 4. The beam irradiation apparatus according to any one of Items 1 to 3 .
(b)前記工程(a)で出射されたレーザビームを前記第2の位置において分割し、分割位置の物点が照射面に結像するように、かつ、照射面において分割されたレーザビームが重ね合わされるように、レーザビームを加工対象物に入射させる工程と
を有するビーム照射方法。 (A) A first and second mirrors are disposed at both ends, and a laser oscillator that emits a laser beam from the first mirror side is used, an intermediate point between the first and second mirrors, the first mirror Position of one mirror, a position between an intermediate point of the first and second mirrors and the first mirror, a beam waist position between the first mirror and the second mirror When the first or second mirror is a concave mirror, the first position selected from any one of the positions of the center of curvature is imaged at the second position to emit a laser beam. Process,
(b) The laser beam emitted in the step (a) is divided at the second position, and an object point at the divided position is imaged on the irradiation surface, and the laser beam divided on the irradiation surface is A beam irradiation method including a step of causing a laser beam to enter a workpiece so as to be superimposed.
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